第一章雷达基本工作原理-雷达与雷达模拟器教学内容
雷达(Radar)
改变了能见度不良航行的历史。
4. ARPA
ARPA为自动 雷达标绘仪， 将雷达模拟 信号进行数 字处理并再 现，从而实 现对目标的 自动捕捉与 跟踪，显示 与航行与避 让等有关数 据。如图。 返回
雷达(Radar) Radio detection and ranging
1.雷达的产生
• 世界上第一部雷达诞生于1934年12月，
美国海军航空器无线电实验室。 • 1945年，随着第二次世界大战的结束， 雷达开始进入商用。
2. 雷达的原理
• 雷达是通过测量无线电波从
发出后到遇到目标后返回到 发射点的时间确定目标距离， 然后根据距离将目标显示在 荧光屏上，通过天线的旋转 将周围目标均显示出来，如 图。
雷达系统原理PPT课件
雷达系统原理
什么是雷达系统？
• 雷达是从天线发射称为微波的甚高频无线电波的导航设备。发射 的无线电波经过 目标（如其他船，浮标，小岛等）反射回来，并 通过相同的天线接受后转换为电 信号。再将这些电信号发送给显 示单元进行显示。雷达使在夜晚或大雾的情况下 发现视线以外的 目标成为可能，并可以使船避免一些潜在的危险。 由于天线发射 的同时在旋转，这样就使本船周边的情况便一目了然。 雷达发射 的微波信号被称为脉冲信号，发射和接收这些信号是交替进行的。 一次 360 度的旋转就有上千的脉冲信号被发射和接收。
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关于 SART雷达应答器
• 根据 GMDSS（全球遇险与安全系统）要求，IMO/SOLAS 类型的 船必须配备 SART。当船遇险时，SART 可以自动发出信号，所以 其他船或飞机就可以确定 遇险船的位置。若本船配备了波段的雷 达，并且 8 英里内有船遇险，SART 可以 指引雷达回波到遇险船。 该信号包括了 12 扫频，并在 9.2 到 9.5GHz 的频段传输。 根据距 离的不同，SART 具有 2 种扫频时间，由慢（7.5μs）到快(0.4μs) 扫描或反 之亦然。当接收到该信号时，屏幕上出现一条总长为 0.64 海里被 12 个点平均的 线。最近的 SART 的光点指示遇险船 的位置。当本船接近 SART 1 海里以内时， 雷达上显示快速闪烁 的扫描信号，并有一根单薄的线连接 12 个光点。
弱反射目标
• 目标反射的回波强度不仅取决于与目标间的距离，目标的高度或 尺寸，还要取决 于目标的材料和特性。具有低发射或入射角的目 标，如 FRP(纤维增强复合材料) 船和木制船发射的都不好。所以， 必须注意 FRP 船，木船或沙，沙洲，泥礁等 物体都是弱反射目 标。 由于与海岸线的距离等，本船在雷达图像上看起来比实际的 海岸线要远，当船周 围有弱反射目标时，应更加谨慎。
雷达简介-雷达工作的基本参数-PART1
雷达简介-雷达工作的基本参数-PART1一．雷达简介1．什么是雷达雷达（Radar），又名无线电探测器，雷达的基本任务是探测目标的距离、方向速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和显示器等组成。
2.雷达的工作原理雷达通过发射机产生足够的电磁能量，通过天线将电磁波辐射至空中，天线将电磁能量集中在一个很窄的方向形成波束向极化方向传播，电磁波遇到波束内的目标后，会按照目标的反射面沿着各个方向产生反射，其中一部分电磁能量反射到雷达方向，被雷达天线获取，反射能量通过天线送到接收机形成雷达的回波信号。
这里要说明的是，由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达接收的回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没，接收机将这些微弱的回波信号经过低噪放，滤波和数字信号处理，将回波信号处理为可用信号后，送至信号处理机提取含在回波信号中的信息，将这些信息包含的目标距离方向速度等现实在显示器上。
二．雷达的基本用途1.测定目标的距离为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：S=CT/2。
其中，S为目标距离T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间C为光速2.测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。
测量仰角靠窄的仰角波束测量。
根据仰角和距离就能计算出目标高度。
雷达发现目标，会读出此时天线尖锐方位的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
3.测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达原理 电子版
雷达原理电子版
雷达是一种使用电磁波检测目标物体的设备。
它的基本原理是发射一束脉冲电磁波，然后接收到被目标物体反射回来的电磁波，通过分析这些反射波的特征来确定目标的位置、速度和其他属性。
雷达的工作原理可以分为几个步骤。
首先，雷达发射器产生高频的电磁脉冲波，这些波一般是微波或者射频波。
这些电磁波会被天线发射出去，并在空间中以光速传播。
当电磁波遇到目标物体时，一部分电磁波会被目标物体吸收，另一部分则会被目标物体反射回来。
雷达接收器中的天线会接收到这些反射波，并将它们转化为电信号。
接下来，接收器会对这些电信号进行放大和滤波，以去除噪音和干扰。
然后，这些信号会被传送到信号处理器进行分析。
在信号处理器中，算法会对接收到的信号进行处理和解析，以确定目标物体的位置、速度和其他特性。
这些信息会被转化为可视化的形式，如雷达屏幕上显示的点或者图形。
总的来说，雷达通过发射和接收电磁波来探测和识别目标物体。
它的工作原理依赖于电磁波在空间中传播和被目标物体反射的特性，通过对反射波的分析来获取有关目标的信息。
这使得雷达在军事、航空、天气预报等领域有广泛的应用。
雷达原理
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雷达原理
2.4 固态发射机
• 固态发射机发展概况和特点
– 逐步替代常规微波电子管发射机，优点如下 • 寿命长、可靠性高 • 体积小、重量轻 • 工作频带宽、效率高 • 系统设计和运用灵活、维护方便, 成本较低
– 平均功率大而峰值功率受限，适用于高工作比 雷达，如连续波雷达
– 在 UHF ~ L 波段发展较快
• 雷达的基本概念
– 利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射 来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征 等信息的一种无线电技术，相应的设备称为雷 达站或雷达机，简称雷达
– 二次辐射：反射（单基地）、散射（多基地）
– 转发：二次雷达（导航）
– 固有辐射：通信及雷达信号（被动/无源）、随 机热运动电磁辐射（导引头）
雷达原理
1.1 雷达的概念
• 雷达信号处理
– 目标信号总是被淹没于 杂波（+干扰）+ 噪声
的背景中 – 杂波及干扰强度往往超过目标信号的千万倍 – 信号处理作用
• 增强待测目标信噪比，提取目标参数 • 抑制杂波和干扰信号
雷达原理
1.2 雷达探测原理
• 雷达回波中的可用信息
– 斜距 R （ Rmax 可由雷达方程估算）
• 总效率
– 发射机输出功率与其输入总功率之比 – 对主振放大式发射机应改善输出级的效率
雷达原理
2.2 雷达发射机电性能指标
• 信号形式（调制形式）
– 不同信号形式对发射机的要求各异
波形 简单脉冲 脉冲压缩 高工作比多卜勒
调制类型 矩形调幅
线性调频、相位编码 矩形调幅
工作比（占空比）% 0.01 ~ 1 0.1 ~ 10 30 ~ 50
雷达介绍PPT课件
三、雷达的发展历史
•1842年，奥地利物理学 家多卜勒——率先提出了 速度与音高关系的多卜勒 效应。
•1865英国物理学家 Maxwell ——描述了电磁 场理论
•1886德国物理学家 Hertz ——发现了电磁场 并证明了 Maxwell 的理论
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二、雷达和无线电通信的比较
雷达与无线电通信的共同点： ➢二者的理论基础是一致的，都涉及到电路与系统、电磁场与微 波技术、信号与信息处理、计算机应用等学科； ➢电子系统大部分相似，都包括发射机，接收机，信号处理机等。
总体来说，雷达系统比通信系统要复杂得多；雷达对 信息获取的要求更高、难度更大；雷达的信号形式更 多，更复杂，信号处理更复杂。
三、雷达的发展历史
•60年代，电扫描相控阵天线。美国AN/SPS-33防空相控阵雷 达工作于S波段（2G～4GHz,10cm），方位机械扫描，仰角 电扫描。 •1964年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人 造地球卫星或空间飞行器。 •60年代，NRL美国海军实验室研制成探测距离在3700km以 上的“麦德雷”高频超视距雷达，首先证明了超视距雷达探 测飞机，弹道导弹和舰艇的能力，还能确定海面状况和海洋 上空风情的能力。
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三、雷达的发展历史
•合成孔径雷达、相控阵雷达、脉冲多普勒雷达在70年代得到新 的发展。 •70年代中期，合成孔径雷达的计算机成像。装在卫星的合成孔 径雷达获得分辨率25×25m的雷达图像，1cm波段的机载合成 孔径雷达可以达到0.09m2的分辨率。 •70年代越南战争后期，出现用甚高频（VHF）雷达探测地下坑 道。 •空间应用方面，雷达用来帮助“阿波罗”飞船在月球着陆，在 卫星方面被用作高度计，测量地球及其表面的不平度。 •70年代，“丹麦眼镜蛇”雷达是一部又代表性的大型高分辨率 相控阵雷达，美国将该雷达用于观测，跟踪苏联勘查加半岛下 靶场上空的多个再入弹道导弹的弹头。
radar原理
radar原理雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的技术，被广泛应用于军事、民用和科研领域。
雷达原理简单而又重要，本文将对雷达原理进行详细阐述。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波的传播和反射规律来实现目标的探测和测距。
雷达系统由发射器、接收器和信号处理部分组成。
首先，发射器发射一束电磁波，该波束以光速传播，当遇到目标时会发生反射。
接收器接收到反射回来的电磁波，并进行信号处理，最终得到目标位置的信息。
二、雷达的探测原理雷达利用电磁波的传播速度非常快，可以实现对目标的即时探测。
当发射的电磁波遇到目标时，一部分电磁波会被目标吸收，一部分会被目标反射。
接收器接收到反射回来的电磁波，通过信号处理可以确定目标的方向和距离。
三、雷达的测距原理雷达利用电磁波从发射到接收所需的时间差来计算目标的距离。
电磁波以光速传播，因此可以通过测量电磁波的传播时间来得到目标距离。
测距原理可以分为脉冲雷达和连续波雷达两种。
脉冲雷达是通过发送短脉冲信号来测量目标距离，而连续波雷达则是通过测量频率差来计算距离。
四、雷达的工作原理雷达工作时，发射器发射一束电磁波，该波束向外传播，并遇到目标后发生反射。
被反射回来的电磁波被接收器接收到，并进行信号处理，最终得到目标的方向和距离信息。
雷达系统可以通过改变发射的电磁波的频率、功率和波束宽度等参数来实现不同的探测和测距需求。
五、雷达的应用领域雷达技术在军事、民用和科研领域都有广泛的应用。
在军事领域，雷达可以用于目标探测、跟踪和导航等方面，对提高作战效能起到重要作用。
在民用领域，雷达被应用于天气预报、航空航天、交通管制等方面，为人们的生活提供了便利。
在科研领域，雷达可以用于大气探测、地质勘探、天文观测等方面，为科学研究提供了重要工具。
六、雷达的发展趋势随着科技的进步，雷达技术也在不断发展。
目前，雷达技术已经实现了数字化和网络化，可以实现多目标探测和跟踪。
此外，雷达与其他技术的结合也成为发展趋势，如雷达与卫星导航系统的融合，可以实现更精准的定位和导航。
《雷达成像原理》课件
05
雷达成像技术发展与展望
雷达成像技术的发展历程
雷达成像技术的起源
20世纪40年代，雷达技术开始应用于军事 领域，随着技术的发展，人们开始探索雷达 在成像方面的应用。
雷达成像技术的初步发展
20世纪60年代，随着计算机技术和信号处理技术的 发展，雷达成像技术开始进入初步发展阶段，出现 了多种成像模式。
提取雷达图像中的边 缘信息，用于目标识
别和形状分析。
纹理分析
提取雷达图像中的纹 理特征，用于分类和 识别不同的物质或结
构。
04
雷达图像解译
雷达图像的解译方法
直接解译法
01
根据雷达图像的直接特征，如斑点、纹理、色彩等，对目标进
行识别和分类。
间接解译法
02
利用雷达图像的间接特征，如地形、地貌、阴影等，结合地理
03
雷达图像处理
雷达图像预处理
去噪
去除雷达图像中的噪声，提高图像质量。
标定
对雷达图像进行几何校正和辐射校正，以 消除误差。
配准
将多幅雷达图像进行对齐，确保后续处理 的一致性。
滤波
平滑雷达图像，减少随机噪声和斑点效应 。
雷达图像增强
01 对比度增强
提高雷达图像的对比度， 使其更易于观察和理解。
03 直方图均衡化
雷达成像技术的成熟
20世纪80年代以后，随着数字信号处理技 术的广泛应用，雷达成像技术逐渐成熟，分 辨率和成像质量得到显著提高。
雷达成像技术的未来展望
高分辨率成像技术
未来雷达成像技术将进一步提高分辨率，实现更精细的成像效果 ，为各种应用提供更准确的信息。
多模式成像技术
未来雷达成像技术将发展多种模式，包括透射、反射、合成孔径等 多种模式，以满足不同场景的需求。
雷达基本理论与基本原理
雷达基本理论与基本原理一、雷达的基本理论1、雷达工作的基本过程发射机产生电磁信号，由天线辐射到空中，发射的信号一部分被目标拦截并向许多方向再辐射。
向后再辐射回到雷达的信号被天线采集，并送到接受机，在接收机中，该信号被处理以检测目标的存在并确定其位置,最后在雷达终端上将处理结果显示出来。
2、雷达工作的基本原理一般来说，会通过雷达信号到目标并从目标返回雷达的时间，得到目标的距离。
目标的角度位置可以根据收到的回波信号幅度为最大时，窄波束宽度雷达天线所指的方向而获得。
如果目标是运动的，由于多普勒效应，回波信号的频率会漂移。
该频率的漂移与目标相对于雷达的速度成正比，根据2rd v f λ=,即可得到目标的速度。
3、雷达的主要性能参数和技术参数 雷达的主要性能参数 雷达的探测范围雷达对目标进行连续观测的空域，叫做探测范围，又称威力范围，取决于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。
测量目标参数的精确度和误差精确度高低用测量误差的大小来衡量，误差越小，精确度越高，雷达测量精确度的误差通常可以分为系统误差、随机误差和疏失误差。
分辨力指雷达对两个相邻目标的分辨能力。
可分为距离分辨力、角分辨力（方位分辨力和俯仰角分辨力）和速度分辨力。
距离分辨力的定义：第一个目标回波脉冲的后沿与第二个目标回波脉冲的前沿相接近以致不能分辨出是两个目标时，作为可分辨的极限，这个极限距离就是距离分辨力：min ()2c R τ∆=。
因此，脉宽越小，距离分辨力越好数据率雷达对整个威力范围完成一次探测所需时间的倒数。
抗干扰能力指雷达在自然干扰和人为干扰（主要的是敌方干扰（有源和无源））条件下工作的能力。
雷达可靠性分为硬件的可靠性（一般用平均无故障时间和平均修复时间衡量）、软件可靠性和战争条件下雷达的生存能力。
体积和重量体积和重量决定于雷达的任务要求、所用的器件和材料。
功耗及展开时间功耗指雷达的电源消耗总功率。
展开时间指雷达在机动中的架设和撤收时间。
雷达工作原理与流程
雷达工作原理与流程雷达是一种利用电磁波通过空气传播并接收返回信号的远距离检测和测量设备，主要用于探测目标的位置、速度等信息。
雷达工作原理可分为发射、接收和处理三个主要步骤。
首先，雷达通过发射器发射一束电磁波。
这束电磁波被称为雷达波或探测波。
雷达波大多数情况下采用微波或无线电波，因为它们在大气中传播损耗较小且不易受到天气等影响。
雷达波一般通过可调节的波束发射器发出，以使其能够在不同方向上进行和侦测。
接下来，发射的雷达波会在空中传播。
雷达波在传播过程中会受到大气和其他物体的干扰和散射。
当雷达波遇到目标时，它会被目标表面反射回来。
这些返回的信号被称为回波。
目标的特征，如大小、形状、材料等，会影响回波的强度和属性。
然后，接收器会接收到返回的雷达波。
接收器负责检测和测量返回信号的强度、时间以及频率等参数。
一旦接收到返回信号，雷达系统就可以计算出目标的距离、速度、方向等信息。
这些信息可以通过信号处理系统进行进一步处理，以生成雷达图像或者用于目标追踪和分类。
雷达系统的工作流程如下：1.设置雷达参数：包括选定工作频率、波束扫描模式和雷达功率等。
2.发射雷达波：根据设定的参数，发射器产生一束雷达波，并朝着设定的方向发射。
3.接收回波信号：接收器接收目标返回的波，包括其强度、时间、频率等信息。
4.提取回波数据：接收器将接收到的回波数据传送给信号处理系统，进行初步处理。
5.信号处理：信号处理系统对接收到的回波数据进行滤波、解调、去噪等处理，以提取目标信息。
6.数据分析和目标计算：处理后的信号被用于计算目标的距离、速度、方向等参数。
7.可视化和报告：根据处理结果，可以生成雷达图像、数据图表或者其他形式的报告，提供给操作员进行分析和判断。
总结而言，雷达通过发射电磁波并接收返回信号，利用信号处理技术计算目标的位置、速度等信息。
雷达工作原理和流程的掌握对于目标探测、导航和监测等应用具有重要意义。